CANopen Bus Interface Circuit Principle og Design Notice

CANopen buss grensesnitt krets prinsipp og design overveielser

CAN-buss er et serielt kommunikasjonsnettverk som effektivt støtter distribuert kontroll og sanntidskontroll. Det har vært mye brukt innen automatikkkontroll for høy ytelse og høy pålitelighet. For å forbedre systemets kjøreevne og øke kommunikasjonsavstanden, brukes Philips 82C250 i praktiske applikasjoner som grensesnitt mellom CAN-kontrolleren og den fysiske bussen, det vil si CAN-transceiveren for å forbedre bussenes differensielle overføringsevne og Kan kontrollere. Differensial mottakskapasiteten til enheten. For å ytterligere forbedre anti-interferens-evnen, etableres ofte en opto-isolasjonskrets mellom CAN-kontrolleren og transceiveren. Det typiske CAN-bussgrensesnittkretsprinsippet er vist som i figur 1.

Fig. 1 Typisk CAN-buss Grensesnitt Kretsprinsipp Tegning

1 Nøkkelproblemer i grensesnittkretsdesign

1.1 Optisk isolasjonskrets

Selv om den opto-isolerte kretsen kan forbedre systemets antiinterferens, vil den også øke overføringsforsinkelsestiden for det effektive sløyfesignalet til CAN-bussen, noe som resulterer i en reduksjon av kommunikasjonshastigheten eller avstanden. 82C250 og andre modeller av CAN-transceivere er i stand til øyeblikkelig immunitet, redusert radiofrekvensinterferens (RFI) og termisk beskyttelse. Gjeldende begrensningskretser gir også ekstra bussbeskyttelse. Hvis feltoverføringsavstanden er kort og elektromagnetisk interferens er liten, kan det derfor ikke oppnås optisk isolasjon slik at systemet kan nå maksimal kommunikasjonshastighet eller avstand, og grensesnittkretsen kan forenkles. Hvis feltmiljøet krever opto-isolasjon, bør høyhastighetsoptoisolatorer brukes til å redusere forplantningsforsinkelsen til CAN-bussens effektive sløyfesignal. For eksempel har høyhastighetsoptokoppleren 6N137 en kort forplantningsforsinkelse på 48 ns, som ligger nær TTL-kretsen. Nivået på forsinkelsestidspunktet.

1.2 Strømforsyning

Strømforsyningen Vdd og Vcc som brukes på begge sider av den optoelektroniske isolasjonsanordningen må være helt isolert. Ellers vil den optoelektroniske isolasjonen miste sin korrekte funksjon. Isolasjonen av strømforsyningen kan oppnås ved hjelp av en lav-effekt likestrømforsyningsisolasjonsmodul, for eksempel en 5 V dual-isolert DC / DC-modul med lav DIP-14 standardpipout.

1.3 Trekkmotstand

Overføringsdatainngangsterminalen TXD til CAN-transceiveren 82C250 i fig. 1 er koblet til utgangsterminalen OUT av fotokobleren 6N137. Legg merke til at TXD må kobles til opptrekksmotoren R3 samtidig. På den ene siden sikrer R3 at fototransistoren i 6N137 utgir et lavt nivå når den er slått på, og gir et høyt nivå når det er av. På den annen side er dette også et krav på CAN-bussen. Spesielt bestemmer statusen til 82C250s TXD-terminal statusen for de høye og lave CAN-spenningsinngangs- / utgangsterminaler CANH, CANL (se tabell 1). CAN-buss-spesifikasjonen angir at bussen skal være resessiv i tomgangstider. Det vil si at standardtilstanden til noderne i CAN-nettverket er recessiv. Dette krever at standardtilstanden til TXD-siden av 82C25O er logikk 1 (høyt nivå). Av denne grunn må det sikres gjennom R3 at statusen til TXD-terminalen er logisk 1 (høyt nivå) når det ikke sendes data eller det oppstår en unormal tilstand.

1.4 Bussimpedansmatching

To 120Ω motstander må kobles til enden av CAN-bussen. De spiller en viktig rolle i bussimpedansmatching og kan ikke utelates. Ellers vil påliteligheten og motforstyrrelsen til bussen datakommunikasjon bli kraftig redusert, og det kan ikke være mulig med engangskommunikasjon.

1.5 Andre anti-jamming tiltak

For å forbedre interferensens interferensimmunitet bør du vurdere følgende tiltak:

(1) Koble to 30 pF små kondensatorer parallelt mellom CANH- og CANL-terminaler på 82C25O og bakken for å filtrere ut høyfrekvent interferens på bussen og forhindre elektromagnetisk stråling.

(2) Koble en 5Ω motstand i serie mellom CANH og CANL terminaler på 82C250 og CAN-bussen for å begrense strømmen og beskytte 82C250 fra overstrøm.

(3) Legg til en 100 nF avkoblingskondensator mellom strømforsyningsterminalen på 82C25O, 6N137 og andre integrerte kretser og bakken for å redusere interferens.

2. Konklusjon

Grensesnittkretsen er en viktig del av CAN-bussnettverket. Dens pålitelighet og sikkerhet har direkte innvirkning på driften av hele kommunikasjonsnettverket. Denne artikkelen oppsummerer flere viktige problemer som bør nevnes i utformingen av CAN-grensesnittkretser. Bare ved å ta tak i nøkkelen i designet kan vi forbedre kvaliteten og ytelsen til flere grensesnittkretser og sikre at CAN-bussnettverket fungerer sikkert og pålitelig.